プルトニウム（英語表記）plutonium

デジタル大辞泉

プルトニウム（plutonium）

アクチノイドに属する超ウラン元素の一。ウランに重水素を衝撃させて作った人工放射性元素。単体は銀白色の金属で、発火しやすい。質量数239の同位体は、ウラン238が中性子を吸収してでき、容易に核分裂するので原子爆弾や水素爆弾に利用、核燃料としても重要で、半減期は約2万4360年。毒性はきわめて強い。冥王星めいおうせいの英語名、Plutoにちなむ。元素記号Pu 原子番号94。→アクチノイド

出典　小学館

共同通信ニュース用語解説

プルトニウム

ある種のウランに中性子を吸収させることで作られる放射性物質。質量や性質が異なる「同位体」が多く確認されている。中でもプルトニウム239は核分裂により膨大な熱エネルギーを放出するため、原爆や原発で利用される。日本では、原発の使用済み核燃料からプルトニウムを取り出して、再利用するプルサーマル発電を行っている。

更新日:2022年8月22日

出典　共同通信社 共同通信ニュース用語解説

精選版 日本国語大辞典

プルトニウム

1. 〘 名詞 〙 ( [英語] plutonium 冥王星（Pluto）の名から ) 起ウラン元素の一つ。元素記号 Pu 原子番号九四。質量数二三二～二四六の同位体が知られている。不安定なものがごく少量ウラン鉱石に含まれている。金属状では反応性が高い。〔原子力の将来（1947）〕

出典　精選版 日本国語大辞典

改訂新版　世界大百科事典

プルトニウム
plutonium

周期表第ⅢA族に属するアクチノイド元素の一つ。1940年アメリカのシーボーグG.T.Seaborg（1912-99），マクミランE.M.McMillan（1907-91），ケネディJ.W.Kennedy（1916-57）らが，サイクロトロンによって重水素で²³⁸Uを衝撃してつくられる²³⁸Npのβ崩壊ではじめて得た。

92番ウラン，93番ネプツニウムがそれぞれ太陽の惑星である天王星，海王星にちなんだものであることから，その外側の冥王星Plutoにちなんで命名された。発見後232から246までの同位体が認められており，いずれも放射性である。最長寿命は²⁴²Puで，半減期は3.76×10⁵年。古くは天然には存在しないとされたが，1942年シーボーグらによってウラン鉱中に微量存在することが明らかにされた。これは鉱物中で²³⁸Uが中性子を吸収して生ずるものと考えられる。

これは²³⁸Uが存在するとき原子炉中でも起こる反応で，プルトニウムの人工製造用として重要であり，現在までにトン単位の量が生産されている。銀白色金属。空気中で加熱すると酸化される。水素とは常温で反応して水素化物をつくる。塩酸，希硫酸，過塩素酸に溶け，硝酸，濃硫酸には溶けない。

　ウラン系燃料の原子炉では，再処理によって生成する²³⁹Puが大量に取り出されている。金属とするのには，フッ化物，塩化物，酸化物などをアルカリ金属，アルカリ土類金属などで還元するか，溶融塩電解による。

化合物

3，4，5，6価の化合物が知られており，3価化合物が最も安定。かなり多くの化合物がつくられており，ハロゲン化物，酸化物，水素化物，窒化物，炭化物，ケイ化物，ハロゲノ錯塩その他が知られている。

　²³⁹Puは，核分裂反応による重要なエネルギー源であり，また原子爆弾や水素爆弾の材料としても使われる。中性子源としても用いられる。
執筆者：中原 勝儼

核燃料としてのプルトニウム

軽水炉の燃料内にできたプルトニウムは核分裂するので，新しい燃料にプルトニウムを含まない軽水炉でも燃料寿命の後期では，生成したプルトニウムの核分裂によるエネルギーが発生エネルギーのある程度の部分を占めることになる。さらに，積極的にプルトニウムを利用するには，軽水炉の使用済燃料を再処理してプルトニウムを抽出し，高速増殖炉の燃料とする（核燃料再処理，核燃料サイクル）。高速炉でのプルトニウムの使用形態はUO₂，PuO₂の混合酸化物としてである。単体のプルトニウムは融点912.5℃までの間に6種の相変態があり，この相不安定性のために金属のまま核燃料とする考え方はない。プルトニウムの酸化物PuO₂はUO₂と似た性質をもち，混合酸化物としたときの燃料の使用時のふるまいはUO₂燃料に似ている。
執筆者：大久保 忠恒

プルトニウムの危険性

プルトニウムは毒性の大きな物質として知られるが，それはプルトニウムの出すα線の性質と体内に入ったプルトニウムの滞留時間の長さに起因する。同じことは他の超ウラン元素にもあてはまるが，原子力発電に伴うプルトニウムの発生・利用量の多さがこの元素の毒性問題を深刻にしている。

　おもに問題なのは発癌効果で，1μg（放射能は約0.06μCi。キュリーCiは放射能の単位で，1Ci＝3.7×10¹⁰Bq）以下の²³⁹Puを投与されたラット，ビーグル犬などに肺，骨，皮膚などの癌が発生することが実験的に確かめられている。人体に不溶性粒子（酸化プルトニウム）を吸入すると主として肺に，可溶性プルトニウムを摂取すると骨と肝臓に集まり，それぞれの臓器の癌の原因となる。²³⁹Puに対する空気中および水中の許容濃度は，それぞれ6×10⁻¹³および5×10⁻⁵μCi/cm³で，これに相当する一般人の肺の最大許容負荷量（体内とりこみの許容量）は1.6nCi（2.6×10⁻⁸g）と小さい。しかし，これら国際放射線防護委員会などの勧告値よりいっそう大きなリスクを指摘する説もある。

　プルトニウムはまた核兵器材料で，高純度プルトニウムは5～10kgで原子爆弾となり，また水素爆弾の引金となる。インドが1974年に平和目的の原子力施設を利用してプルトニウムを製造・抽出し，核爆発を成功させて以来，プルトニウムの核拡散問題に対する世界的な認識は厳しくなった。この問題と毒性の厳しさから，プルトニウムをエネルギーとして利用すべきか否かをめぐって大きな論争がある。
執筆者：高木 仁三郎

周期表

出典　株式会社平凡社「改訂新版　世界大百科事典」

化学辞典 第2版

プルトニウム
プルトニウム
plutonium

Pu．原子番号94の元素．人工放射性超ウラン元素．電子配置[Rn]5f ⁶7s²の周期表3族アクチノイド元素．質量数228～247の20種の同位体核種が知られている．1940年に，G.T. Seaborg(シーボーグ)グループがカリフォルニア大学バークレー校の60 in サイクロトロンで加速した重水素核 D^＋ でウラン ²³⁸U を衝撃して，²³⁸U(d，2n)²³⁸Np β崩壊→ ²³⁸Pu のように質量数238の核種を得た．ウラン天王星，ネプツニウム海王星についで冥王星(プルトー)から命名された．
²⁴⁴Pu がもっとも長寿命で半減期8.00×10⁷ y(α崩壊)．もっとも重要な ²³⁹Pu は半減期2.411×10⁴ y(α崩壊)．²³⁸U の中性子照射により，2回のβ崩壊を経て

²³⁸U→ ²³⁹U→ ²³⁹Np→ ²³⁹Pu
のようにして得られる．α粒子エネルギーは5.155～5.105 MeV．分岐率3×10^－10 ％ で自発核分裂も起こす．100万kW 級発電炉1基で ²³⁸U から年間約200 kg 生成する．核分裂に対する臨界質量は圧縮度でも異なるが，反射体なしで10 kg 程度，核弾頭には2～4 kg の兵器級プルトニウム(93％ ²³⁹Pu)を搭載しているといわれる．銀白色の金属．密度19.84 g cm^－3(α態25 ℃)で非常に重い．融点641 ℃，沸点3232 ℃．第一イオン化エネルギー5.8 eV．常磁性．金属は複雑な結晶構造転移を示し，合計六つの変態がある．α(単斜晶系)122 ℃ 以下，β(体心単斜)122～200 ℃，γ(斜方晶系)200～310 ℃，δ(面心立方構造)310～452 ℃，δ′(正方晶系)452～480 ℃，ε(体心立方構造)480 ℃ 以上．熱伝導性，電気伝導性は高くはない．比抵抗145 μΩ cm．金属はPuF₄，PuO₂，PuCl₃をCaなどのアルカリ土類金属で還元すると得られる．濃塩酸，希硫酸，過塩素酸に可溶．酸化数2～7の酸化状態が知られ，もっとも安定な酸化状態は4．酸化数2はPuH₂，PuOなどが報じられている．高酸化数の化合物ほど加水分解しやすく，自己の放出するα線で酸化還元反応を受けやすい．ハロゲン化物，硝酸塩以外は水に難溶．水溶液は酸化数に応じて，鮮やかな色を帯びる．Pu^Ⅲ(青紫色)，Pu^Ⅳ(黄褐色)，Pu^Ⅴ O₂^＋(桃色)，Pu^Ⅵ O₂^2＋(桃橙色)，Pu^Ⅶ O₅^3－(青色)，PuF₃(紫色)，PuF₄(赤褐色)，PuF₆(赤褐色)，ほかのハロゲン化物，PuO，PuO₂(黄褐色)，Pu₂O₃(黒色)，硫化物，窒化物などが知られる．
金属および化合物ともに有毒で骨，肺などの臓器に障害を与える．ただし，重金属としての毒性よりも放射能障害の可能性のほうがはるかに高い．不溶性の酸化物以外の ²³⁹Pu 化合物の空気中濃度限度7×10^－7 Bq/cm³，排水中の濃度限度4×10^－3 Bq/cm³(放射線障害防止令・同位元素の数量等を定める件)．用途は核兵器および核燃料用．²³⁸Pu(α崩壊，半減期87.7 y)は宇宙用原子力電池に使われる．かつて月面探査のアポロ計画や人体に埋め込むペースメーカー用にも使用された．[CAS 7440-07-5][CAS 13842-83-6:PuF₃][CAS 13709-56-3:PuF₄][CAS 13693-06-6:PuF₆][CAS 12035-83-5:PuO][CAS 12059-95-9:PuO₂][CAS 12036-34-9:Pu₂O₃]

出典　森北出版「化学辞典（第2版）」

日本大百科全書(ニッポニカ)

プルトニウム
ぷるとにうむ
plutonium

アクチノイドに属する放射性元素の一つ。原子番号94、元素記号Pu。ウラン鉱物中にウラン238と自発核分裂で生成した中性子との反応で生じた質量数239の同位体がわずかに存在するが、その事実が知られる以前は完全な人工合成元素と考えられていた。人工元素として初めて肉眼で認識しうる量が生産された元素でもある。1940年カリフォルニア大学の研究グループがウラン238の重水素衝撃で質量数238の同位体を得たが、その後、原子爆弾開発計画によって原子炉中で大量に生産されるようになった。ウラン、ネプツニウムがそれぞれ天王星、海王星から命名されたのに倣い、冥王(めいおう)星Plutoから命名された。多くの同位体があるが、半減期の長いα(アルファ)崩壊核種が多く、質量数244のものの約8000万年が最長で、大量に生産される239のもので約2万4000年である。

［岩本振武］

性質と用途

銀白色の金属となる単体には結晶構造の異なる6種の同素体があり、そのうち2種は温度上昇で収縮する特異な性質を示す。自己の発する崩壊エネルギーで温度が自発的に上昇する危険性があるので、小塊にして冷却保存される。ウランに似て、＋Ⅲから＋Ⅴまでの酸化状態でさまざまな化合物をつくり、それらの物理・化学的性質も詳細に調べられている。

　天然ウランの99.3％を占めるウラン238は現用核分裂炉では燃料とならないが、それが中性子を吸収して生成するプルトニウム239は広いエネルギー範囲の中性子と反応して容易に核分裂する核燃料であり、その効率からも、ウラン238の有効利用の面からも重要な核燃料である。現用炉の使用済み燃料からも再処理によって回収されている。一方、プルトニウムはもっとも危険な物質で、その原因は、核分裂が容易なこと、自発昇温性であること、α崩壊性であることなどにある。プルトニウムを扱うプラントでは、臨界量のプルトニウムが凝集しないように細心の注意が払われている。

［岩本振武］

毒性

プルトニウムの毒性は主として肝臓および骨髄造血部への濃縮保留とその場所でのα崩壊に起因する。α粒子そのものは健康な皮膚を通過しないが、含プルトニウム粉末・溶液は傷、消化器、呼吸器から体内に侵入する危険性がある。人体内許容基準はプルトニウム換算0.6マイクログラム、大気許容基準は30ピコグラム/立方メートルで、ほかのあらゆる毒物よりも低く設定されている。

［岩本振武］

[参照項目] | アクチノイド | 高速増殖炉 | 同素体 | プルサーマル利用

[補完資料] | プルトニウム（データノート）

周期表

プルトニウム239の生成

プルトニウム（データノート）
ぷるとにうむでーたのーと

プルトニウム
　元素記号　Pu
　原子番号　94
　原子量　　(239)※
　融点　　　639.5℃
　沸点　　　3200℃
　密度　　　19.84g/cm³
※括弧内の数値は原子量ではなく、同位体質量数の一例

[参照項目] | プルトニウム

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

百科事典マイペディア

プルトニウム

元素記号はPu。原子番号94。融点639.5℃，沸点3231℃。超ウラン元素の一つ。1940年シーボーグらが²³⁸Npのβ崩壊生成物から初めて²³⁸Puを発見，冥王星Plutoにちなんで命名。銀白色の金属で，反応性が大きく，細片は空気中で発火する。酸に可溶。ハロゲンとは直接反応する。²³⁹Pu（半減期2.44×10⁴年）は核分裂性で，核燃料として原子炉，原子爆弾，水素爆弾に利用される。²³⁸Pu（半減期87.74年）は，小型動力源として利用。ウラン鉱物中に微量含まれるが，現在では原子炉中で²³⁸Uに中性子を吸収させて²³⁹Puをかなり大量につくっている。原子炉で使用済みウラン燃料の再処理からも得られるが，プルトニウム利用については核拡散への危惧や環境上の問題も多く，議論が続いている。→増殖炉／核燃料サイクル
→関連項目グリーンピース｜原子爆弾｜原子力電池｜原子炉｜シーボーグ｜セグレ｜転換炉｜プルサーマル

出典　株式会社平凡社

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

プルトニウム
plutonium

元素記号 Pu ，原子番号 94。周期表3族，アクチノイド元素の1つで，超ウラン元素に属する。 G.シーボーグらにより 93番元素ネプツニウムに次いで，1940年の終りから 41年にかけて見出された。質量数 232から 246にいたる 16種の同位体が知られており，いずれも放射性である。ウランを含む鉱物中に微量ではあるが存在することが見出されている。しかし，これはプルトニウム 239で，ウラン 238の中性子吸収によって生じたものである。プルトニウムという名称は当時発見された冥王星プルートーにちなむ。単体の金属は反応性が大きく，細片は発火しやすい。酸化数は3が安定である。 239および 241の核種は核分裂性なので，プルトニウムは核燃料物質として重要である。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

知恵蔵

プルトニウム

原子番号は94。自然界には存在しない人工原子。原子炉内でウラン(U)238が中性子を吸収し、ネプツニウム(Np)239を経由して生成される。中性子の吸収度合いによって17種の同位体ができる。原発の使用済み核燃料から抽出されるが、高速増殖炉などで再利用できる核分裂しやすいプルトニウム(PU)核種は、PU236からPU242の間に6種類ある。存在量の多い代表的な核種はPU239で、崩壊するときにアルファ(α)線を出す。ほかの同位体ではベータ(β)線、ガンマ(γ)線、中性子線も放出する。商業用原発の使用済み核燃料中のPU(原子炉級)に占める、核分裂するPU同位体の比率は約70%。軍事用はウランを少し燃やしただけで再処理しており、PU239が94%以上とされる。

(渥美好司 朝日新聞記者 ／ 2008年)

出典　(株)朝日新聞出版発行「知恵蔵」

知恵蔵mini

プルトニウム

放射性元素のひとつ。元素記号はPu、原子番号は94。ウランを燃料として原子力発電を行う際に副産物として生まれる。日本は使用済みの核燃料を再処理してプルトニウムを取り出し、核燃料として利用する核燃料サイクル計画を進めるなどの目的で保有しているが、プルトニウムは核兵器の原料にもなるため、核不拡散の観点から大量の保有には国際社会からの懸念がある。2018年7月、内閣府の原子力委員会は保有量の上限を同年時点で保有されている約47トンとし、削減を進める方針を示した。核燃料サイクル計画に関わる電力会社や日本原子力研究開発機構(JAEA)には、使用する量や場所、時期などを明記した利用計画の公表を毎年求めていく。

(2018-8-2)

出典　朝日新聞出版

世界大百科事典（旧版）内のプルトニウムの言及

【原子力】より

…実際，このようにしてウランより重い元素が存在しうることが確かめられた。ウランより原子番号の一つ大きい元素はネプツニウム，二つ大きい元素はプルトニウムと名づけられた。1940年前後のことである。…

【人工元素】より

…たとえばアスタチンは1940年にビスマスとヘリウムイオンとの核反応で作られた質量数211のもの(²¹¹At)が最初に発見されたが，その後アスタチンのいろいろな同位体が天然の放射性元素であるポロニウムのいろいろな同位体からの分岐崩壊で生ずることがわかり，したがってアスタチンは自然界につねに微量に存在することが知られた。また超ウラン元素のうち最初に発見されたネプツニウム(ウランの中性子照射による²³⁹Np)やプルトニウム(ウランの重陽子D照射による²³⁸Pu)も，その後まもなく天然のピッチブレンド中に²³⁷Np,²³⁹Puのような同位体の形で存在することがわかり，これらはウランが宇宙線中の中性子によって自然に核反応を起こした結果であると考えられるようになった。このように人工元素の定義には明確でない点があるので，〈天然には現在のところまったく見いだされてないか，きわめてわずかしか見いだされず，その研究には主として人工的手段によって作り出したものが用いられる元素〉と考えたほうがよいであろう。…

※「プルトニウム」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社「世界大百科事典（旧版）」